看過小說或電視劇《西游記》的人,都知道猴王孫悟空有“72變”的本領(lǐng)。他不僅能“分身”,用毫毛變成好多個“自己”,還能“變身”,變成別人的模樣。比如他從牛魔王那里硬搶芭蕉扇不成,就“搖身一變”,變成牛魔王的模樣,從鐵扇公主那里騙得芭蕉扇。他吃了麒麟山賽太歲所用的紫金鈴虧,就變作被賽太歲強搶的金圣娘娘的侍女春嬌,從妖怪那里偷得紫金鈴。
我們身體里的有些細胞也有孫悟空那樣的本事,不僅能使用“分身術(shù)”來復制自己,還能“變身”,變成別的細胞。這種“孫悟空細胞”就是“干細胞”?!案杉毎崩锩娴摹案伞?,不是“干燥”的“干”,而是“樹干”的“干”,意思是它們可以像樹干分支一樣,在增殖中不斷地向不同的方向變化,最后形成各式各樣的細胞。
與“干細胞”相反,我們身體里面的絕大多數(shù)細胞,比如神經(jīng)細胞,肌肉細胞,皮膚的上皮細胞,小腸的絨毛細胞,都沒有“變身”的本事。它們只能“老老實實”地做自己“分內(nèi)工作”,不能去“多管閑事”,即變化自己去做別的細胞的事。這些細胞叫做“已分化細胞”,也叫“體細胞”。我們的身體里有200多種不同類型的體細胞,“各司其職”,又“分工合作”,一起來完成身體里面的各種生理活動。既然如此,那么為什么還要“干細胞”呢?
這是因為,人雖然可以活幾十年或者更長,但是人體中的許多細胞的壽命卻很短。比如皮膚上皮細胞的壽命只有20多天,白血球能活幾天到十幾天,小腸的絨毛細胞只能活兩、三天。這些細胞都需要及時被替補。這就是身體里面“干細胞”的任務(wù)?!案杉毎笔菦]有“分化”的細胞,能夠根據(jù)需要進行增殖和分化,變成需要替換的細胞。所以干細胞是人體細胞的“預備隊”。
人體中的“干細胞”數(shù)量不多。要是用一個少一個,“干細胞”很快就會被“用完”的。所以“干細胞”像孫悟空一樣,不但能“變身”,還能“分身”?!案杉毎痹凇耙环譃槎钡臅r候,一個“子細胞”就是自己的“分身”,還是“干細胞”,另一個“子細胞”才大量增殖和分化,形成千千萬萬個替補細胞。用孫悟空的這兩個本事,“干細胞”既可以保住自己的“真身”,又能源源不絕地替補人體里面的各種細胞了。
看到這里,你也許要問,“干細胞”為什么有這么大的本事呢?這就要從生物的繁殖說起。 地球上的生物,無論是單細胞的生物(比如細菌,酵母菌),還是多細胞的生物(比如多數(shù)植物和動物),都是高度復雜精巧的,也是高度脆弱的,不可能永遠不死。要使物種能夠延續(xù)下去,生物就必須有不斷形成下一代的能力,這就是“生殖”。
“生殖”過程對于單細胞生物來說比較“簡單”,就是“一分為二”。但是對于多細胞生物,“一分為二”就比較困難了。水螅的身體只有兩層細胞,還勉強可以用“出芽”的方式長出小水螅。更復雜的生物,即使低等如螞蟻,都不能用“分身術(shù)”來繁殖,人就更不用提了。
所以地球上的多細胞生物在繁殖自己的時候,都是把“遺傳物質(zhì)”(即“生命密碼”DNA)“包裝”到單個細胞中,叫做“生殖細胞”,再由“生殖細胞”發(fā)育成新的生物體。比如一些霉菌的“分生孢子”就是這樣的細胞,它們自己就可以長出新的霉菌來。另一種方法是從兩個生物體來的“生殖細胞”(比如卵子和精子)彼此融合,成為一個細胞,再由這個細胞發(fā)育成新的生物體。前一個過程叫“無性生殖”,因為“生殖細胞”只來自一個生物體。后一個過程叫“有性生殖”,因為有來自兩個不同生物體的“生殖細胞”彼此融合。
無論是那種情況,地球上的多細胞生物體都是由一個細胞發(fā)育而來的。比如人的身體就是由父親的精子和母親的卵子結(jié)合成的“受精卵”發(fā)育而來的。因為絕大多數(shù)多細胞生物體都含有多種類型的細胞,所以最初的那個細胞必須有變化成所有這些類型細胞的能力,這就是“干細胞”的最初來源。
最初的那個細胞由于能夠變化成為生物體內(nèi)所有類型的細胞,所以叫做“全能干細胞”。前面說的“分生孢子”和“受精卵”都是“全能干細胞”。身體長成后,留在身體各種組織里面,起替補作用的“干細胞”常常不能再變成身體里面所有類型的細胞,而是只能變化成所在組織里面的那幾種細胞,所以叫做“多能干細胞”。有些“干細胞”只能替補一種類型的細胞,叫做“單能干細胞”,比如肌肉的“干細胞”就只替補肌肉細胞。
植物的“靈活性”要大一些。植物一生都在不斷淘汰舊枝葉,長出新枝葉,相當于植物一生都在“長身體”,“體型”在不斷變化,而且許多植物可以從樹干和樹葉上長出根來,說明許多植物的身體內(nèi)都有“全能干細胞”在工作。用這些植物的一部分,就可以繁育出新的植物來,比如柳樹和玫瑰都可以用“插枝”的方式繁殖。農(nóng)民把甘蔗砍成許多段,埋在土里,就可以長出新的甘蔗來。
動物要運動,要進食,身體的構(gòu)造要復雜得多,長成的動物身體里面一般就沒有“全能干細胞”了,身體的替補也主要是細胞水平的。我們不僅不能再長出一個肝臟,就是再長一片角膜,一根手指頭都不行。
“干細胞技術(shù)”就是要打破這種限制,調(diào)動人體內(nèi)“干細胞”的“積極性”,增加它們的“本事”,把它們變成“全能干細胞”。也可以用“細胞核轉(zhuǎn)移”或者“基因誘導”的方法,把已經(jīng)分化的細胞(比如人的皮膚細胞)變成“全能干細胞”。通過這些方法,科學家們就可以根據(jù)需要,替換身體里面的許多細胞、組織,甚至器官。用這些方法還有希望克隆瀕于滅絕的動物,甚至使已經(jīng)滅絕的動物復活。這是多么誘人的前景??!